Шонтаев Д.С.

Карагандинский государственный технический университет

Методика выбора числа бурильных машин для достижения заданной скорости проходки

 

Исследования показали, что производительность проходческого комплекса существенно зависит от скорости бурения, которая в проходческом цикле предопределяет время обуривания забоя.

Однако увеличение чистой скорости бурения не всегда приводит к существенному сокращению общего времени обуривания забоя одной бурильной машиной. Об этом свидетельствует график (рисунок 1), который показывает, что с увеличением чистой скорости бурения до некоторого предела общее время обуривания забоя резко сокращается, после чего дальнейшее увеличение чистой скорости не приводит к существенному снижению общего времени бурения.

 

Рисунок 1 – Изменение времени обуривания забоя одной машиной в зависимости от чистой скорости бурения для различной площади забоя на один шпур

 

В этих условиях сокращение времени бурения достигается за счёт одновременной работы в забое нескольких бурильных машин.

При формировании буровзрывных проходческих комплексов задача выбора необходимого числа бурильных машин может быть решена следующим образом. Заданная скорость проведения выработки может быть достигнута в том случае, если выполнение каждой операции будет обеспечено в отведённое для этой операции время.

Если за исходную величину принять среднюю скорость проведения выработки, то с учётом ограничений на глубину заходки по возможностям бурового оборудования или устойчивости пород продолжительность проходческого цикла составит

                                              Тц = зах*n*k / 60Vпр, с                                   (2.52)

где  зах - глубина заходки, м;

n - число рабочих суток проходки в месяце;

к - число рабочих смен проходки в сутки;

vпр - средняя скорость подвигания забоя в месяц, м/мес.

Необходимое общее время проходческого цикла распределяете на время выполнения основных и вспомогательных операций в соответствии с формулой

                                                 ti = Tц*Pi / 6000, c                                         (2.53)

где   ti - время выполнения i-й операции, с$

Pi - доля времени i-й операции в общем времени цикла, %.

С учётом времени, отведённого на бурение, необходимое число бурильных машин для обеспечения заданной скорости проходки при известной скорости бурения определяют из зависимости следующего вида

                                           nб.м.= (tб / Pб*Tц)*k0*100                                    (2.54)

где   tб - общее время обуривания забоя одной машиной, с;

Pб - доля времени цикла, отведённого на бурение, %;

k0 - коэффициент, учитывающий одновременность работы бурильных машин, равный 0,65-0,8.

Время, необходимое для обуривания комплекта шпуров на один забой одной бурильной машиной, включая чистое время бурения и время на вспомогательные операции при бурении:

                                                       tб = tч + tвсп                                                                         (2.55)

где   tб - общее время обуривания забоя одной машиной, с;

tч - чистое время бурения всех шпуров комплекта, с;

tвсп - время на все вспомогательные операции при бурении, с.

Чистое время бурения шпуров определяется из выражения

                                                         tч = Z / ωч                                                                        (2.56)

где   Z - общая длина комплекта шпуров, м;

ωч - скорость чистого бурения 1 м шпура, м/с.

Общая длина комплекта шпуров равна

                                                      Z = N*шп , м                                          (2.57)

где    N - число шпуров в комплекте, шт.;

шп - глубина шпура, м.

Число шпуров в комплекте определяется из выражения

                                                        N = S / ∆S                                              (2.58)

где   S - сечение выработки , м2;

∆S - площадь забоя на один шпур, которая изменяется в пределах 0,15-0,55 м2 в зависимости от крепости пород, сечений выработок, схем расположения и взрывания шпуров , м2/шпур.

Время на вспомогательные операции tвсп, при бурении определяется нормативами.

Общее время на вспомогательные операции tвсп, включающее время на сопутствующие операции, время на раскайловку для бурения подошвенных шпуров и на подготовительно-заключительные операции (ПЗО) определится из выражения

                                   tвсп = tпзо +tсп *(N - nпод) + tпод*nпод , c                         (4.16)

где  tпзо - время ПЗО, с;

tсп - сумма времени на сопутствующие операции при бурении на один шпур, включая оборку забоя, забуривание, переход от шпура к шпуру, смену коронок, продувку шпура, забивку в шпур;

N - число шпуров на забой, шт.;

tпод - время на раскайловку и зачистку для бурения подошвенных шпуров, с;

nпод - число подошвенных шпуров, шт.

Разработанная методика позволяет проследить изменение необходимого числа бурильных машин в зависимости от основных факторов: площади забоя, приходящейся на один шпур, глубину шпура, чистой скорости бурения, площади поперечного сечения для достижения заданной скорости проведения выработки.

Изменение необходимого числа бурильных машин в зависимости от чистой скорости бурения приведён на (рисунок 2). В случае увеличения глубины шпуров необходимое число бурильных машин резко уменьшается. Это указывает на необходимость разработки таких параметров буровзрывных работ, при которых число шпуров было бы минимальным, а площадь забоя на один шпур как можно больше.

 

Площадь забоя на один шпур, м2: I - 0,5; II – 0,35.

Глубина шпуров, м: 1, 4-2; 2 5-3; 6 – 5.

 

Рисунок 2 – Изменение необходимого числа бурильных машин

в зависимости от чистой скорости бурения

 

Также существенно увеличивается необходимое число бурильных машин по мере увеличения площади забоя (рисунок 3).

 

            Площадь забоя на один шпур, м2: I - 0,5; II – 0,35.

         Глубина шпура, м: 1, 3-2; 2 4-3; 5 – 5.

 

Рисунок 3 – Изменение необходимого числа бурильных машин в зависимости от сечения выработки

 

Следует отметить также, что рассматриваемая методика не предназначена для расчёта времени бурения при разработке технологической схемы и служит для сравнительной оценки влияния основных факторов на выбор необходимого числа молотков. Окончательное решение о числе молотков должно решаться на основании детальных расчётов.

Таким образом, методика позволяет определить необходимое число бурильных машин для достижения заданной скорости проходки при формировании буровзрывного проходческого комплекса для проведения выработок любого поперечного сечения в породах различной крепости.

 

Список использованной литературы

1. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. – М.: Наука, 1969;

2. Колоколов С.Б., Векслер Ю.А. О напряженно-деформированном состоянии массива горных пород в окрестности прямолинейной трещины / Механические процессы в горном массиве. – Алма-Ата: Наука, 1969;

3. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие. – М.: Недра, 1981;

4. Вильд Г. Проходческая техника и разведка – основы оптимальной разработки / Глюкауф, 1978.